EP0056642A1 - Method and circuit for heating, starting and driving or controlling the light current of low pressure gas discharge lamps - Google Patents

Method and circuit for heating, starting and driving or controlling the light current of low pressure gas discharge lamps Download PDF

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EP0056642A1
EP0056642A1 EP19820100310 EP82100310A EP0056642A1 EP 0056642 A1 EP0056642 A1 EP 0056642A1 EP 19820100310 EP19820100310 EP 19820100310 EP 82100310 A EP82100310 A EP 82100310A EP 0056642 A1 EP0056642 A1 EP 0056642A1
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pressure gas
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EP19820100310
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Gerhard Prof. Dipl.-Phys. Wollank
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Gerhard Prof. Dipl.-Phys. Wollank
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B41/00Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14Circuit arrangements
    • H05B41/26Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc
    • H05B41/28Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters
    • H05B41/295Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices and specially adapted for lamps with preheating electrodes, e.g. for fluorescent lamps
    • H05B41/298Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions
    • H05B41/2981Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions for protecting the circuit against abnormal operating conditions
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S315/00Electric lamp and discharge devices: systems
    • Y10S315/02High frequency starting operation for fluorescent lamp

Abstract

Für die Speisung von Niederdruckgasentladungslampen geeignetes Vorschaltgerät wird mit Gleichspannung (U = ) gespeist und gibt eine Wechselspannung mit konstanter Amplitude und variabler Frequenz ab. For the supply of low pressure gas discharge lamps suitable ballast is fed with direct voltage (U =) and to deliver an alternating voltage with constant amplitude and variable frequency. Es enthält einen Wechselrichter aus zwei in Serie geschalteten rückwärtsleitenden Thyristoren (Th1, Th2) und einen Zündimpulserzeuger. It contains an inverter of two series-connected reverse conducting thyristors (Th1, Th2) and a trigger pulse. An den Ausgangsklemmen (A, B) des Wechselrichters werden über einen Kondensator (3) und eine erste Drossel (4) die Niederdruckgasentladungslampen (2) angeschaltet. At the output terminals (A, B) of the inverter, the low pressure gas discharge lamps (2) are connected via a capacitor (3) and a first choke (4). Parallel zu jeder Niederdruckgasentladungslampe (2) liegt eine zweite Drossel (6). In parallel with each low-pressure gas discharge lamp (2) is a second throttle (6). Die Werte des Kondensators (3), der beiden Drosseln (4,6), die Höhe der Gleichspannung (U = ) und die Frequenz des Wechselrichters sind so aufeinander abgestimmt, daß vor dem Zünden der Gasentladung bei niedriger Frequenz etwa der vorgeschriebene Heizstrom (I H ) fließt und daß nach dem Zünden der Gasentladung bei steigender Frequenz bis zum Erreichen von etwa 40 % des Lichtstroms sich der Heizstrom (I H ) nur unwesentlich und bei weiter steigender Frequenz bis zum Erreichen des Nennlichtstroms auf weniger als 25 % seines Anfangswertes verringert. The values of the capacitor (3), the two chokes (4,6), the height of the DC voltage (U =) and the frequency of the inverter are coordinated so that, prior to igniting the gas discharge at low frequency about the prescribed heating current (I H) flows and that as the frequency increases until it reaches about 40% of the luminous flux to the heating current (I H) is reduced after the ignition of the gas discharge only slightly and further the frequency increases until it reaches the nominal light output to less than 25% of its initial value.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Schaltungsanordnung zum Heizen und Zünden sowie zum Steuern oder Regeln des Lichtstromes von Niederdruckgasentladungslampen, insbesondere von Leuchtstofflampen, mittels eines Vorschaltgerätes, in dem ein Wechselrichter aus einer Gleichspannung, die mittels Gleichrichter aus einem Wechselstromversorgungsnetz erzeugt wird, eine Wechselspannung von höherer Frequenz als Netzfrequenz erzeugt; The invention relates to a method and a circuit arrangement for heating and igniting and for controlling the luminous flux of the low-pressure gas discharge lamps, in particular fluorescent lamps, by means of a ballast, in which an inverter from a DC voltage produced from an alternating current supply network by means of rectifiers, an alternating voltage of generates a higher frequency than mains frequency; wobei zwischen Wechselrichterausgang und Niederdruckgasentladungslampe ein LC-Kreis aus einem Kondensator und einer ersten Drossel geschaltet wird, parallel zur Niederdruckgasentladungslampe eine zweite Drossel geschaltet wird und der Wechselrichter den Kondensator mit steuerbarer Frequenz ständig umlädt. wherein between the inverter output and low-pressure gas discharge lamp, an LC circuit of a capacitor and a first choke in parallel with the low-pressure gas discharge lamp, a second reactor is connected and the inverter capacitor with controllable frequency constantly tranships is switched.
  • - Eine derartige Schaltungsanordnung ist beispielsweise bekannt aus der US-PS 42 07 497. Die bekannte Schaltung besteht aus einem mit Gleichspannung gaspeisten Wechselrichter, der durch zwei in Serie geschaltete Thyristoren mit antiparalleler Diode gebildet ist. - Such a circuit arrangement is known for example from US-PS 42 07 497. The known circuit consists of a gaspeisten with DC voltage inverter which is formed by two series-connected thyristors with antiparallel diode. Vom Verbindungs punkt der beiden Thyristoren führt ein auf die Wechsel richterfrequenz abgestimmter LC-Kreis an die Primärwic' lung eines Ausgangsübertragers, an dessen Sekundärwick. From the connection point of the two thyristors introduces tuned to the frequency inverters in LC circuit to the Primärwic 'development of an output transformer, to the secondary Wick. lung bis zu 40 Stück Leuchtstofflampen über je eine ei gene Vorschalteinheit anschließbar sind. development up to 40 pieces fluorescent lamps can be connected via one egg gene upstream unit. Jede Vorschal einheit besteht aus einem LC-Kreis in Serie und einer Drossel oder einem Kondensator parallel zur Leuchtstof röhre. Each Vorschal unit consists of a LC circuit in series and an inductor or a capacitor in parallel with the tubular Leuchtstof. Die Helligkeit der Leuchtstofflampen wird durch geeignete Ansteuerung der Wechselrichterthyristoren un der daraus resultierenden Steuerung der Amplitude der die Leuchtstofflampen speisenden Wechselspannung erreicht. The brightness of the fluorescent lamps is achieved by suitable control of the un Wechselrichterthyristoren the resulting control of the amplitude of the fluorescent lamps supplying AC voltage.
  • Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Schaltung lieg in der Verwendung des einzigen LC-Kreises in der Zulei tung zur Primärwicklung des Transformators begründet. A significant disadvantage of the known circuit lie in the use of the single LC circuit in the Zulei tung to the primary winding of the transformer grounded. Dieser LC-Kreis muß so dimensioniert werden, daß er be der festgelegten Wechselrichterfrequenz die für die Speisung sämtlicher angeschlossener Leuchtstofflampen benötigte elektrische Leistung überträgt. This LC circuit must be dimensioned so as to be the established inverter frequency transfers required for the supply of all connected lamps electrical power. Bei Ausfall einer oder mehrerer Leuchtstofflampen ist dieser LC-Kreis fehl abgestimmt, so daß unzulässige hohe Span nungen entstehen können, die die Wechselrichterthyrist ren zerstören, die Isolation der Leitungen durchschlag und das Bedienungs- und Wartungspersonal gefährden können. In case of failure of one or more fluorescent lamps of this LC circuit is detuned, so that inadmissible high clamping voltages can occur which can destroy endanger the operators and maintenance personnel ren the Wechselrichterthyrist, punch the insulation of the lines and.
  • Ein weiterer Nachteil der bekannten Schaltung besteht darin, daß von dem zentralen Wechselrichter zu jeder d bis zu 40 Stück Leuchtstofflampen eine Leitung gezoger werden muß, die die relativ hochfrequenten Spannungen und Ströme leitet. A further disadvantage of the known circuit is that up to 40 pieces fluorescent lamps a line must be gezoger from the central inverter to each d, which directs the relatively high-frequency voltages and currents. Dadurch entsteht die Gefahr von un E .wünschten Hochfrequenz-Abstrahlungen; This creates the risk of un e .wünschten radio frequency emissions; aus diesem.Grunc müssen die bekannten Leitungen mit Hilfe eines Stahlrohrs abgeschirmt werden. from diesem.Grunc known lines must be shielded by a steel pipe.
  • In anderen Beleuchtungsanlagen mit Leuchtstofflampen verwendet man auch auf die Netzfrequenz abgestimmte Eisendrosseln als Vorschaltgeräte, die mit Hilfe von Kondensatoren kompensiert sind. In other lighting systems with fluorescent lamps are also used on the network frequency tuned iron chokes as ballasts, which are compensated for by using capacitors. Zum Steuern oder Regeln des Lichtstroms verwendet man Phasenanschnittsteller. For controlling the luminous flux using phase-angle plate. Dabei werden spezielle Leuchtstofflampen oder Leuchtstofflampen-mit Zündhilfen sowie zusätzliche Heiztransformatoren zum vorschriftsmäßigen Betrieb benötigt. Here, special fluorescent lamps or fluorescent lamp with ignition aids are needed as well as additional heating transformers for proper operation. Wegen der erforderlichen Verwendung von Heiztransformatoren sind auch spezielle Fassungen erforderlich, die die Leuchtstofflampe mit Schraubverbindungen kontaktieren, was das Auswechseln der Leuchtstofflampen sehr erschwert. Due to the required use of filament transformers, special versions are required, contact the fluorescent lamp with screw connections, which greatly complicates the replacement of fluorescent lamps. Derartige Beleuchtungsanlagen erzeugen erheb- . Such lighting systems generate substantial. liehe Verlustleistuhgen, und zwar durch die vorgeschaltete Eisendrossel, die Heiztransformatoren sowie durch die Erzeugung von Blindleistung im Phasenanschnittsteller. Liehe Verlustleistuhgen, by the upstream iron ballast, the filament transformers and by the generation of reactive power in the phase gating plate.
  • Außerdem erzeugt der Phasenanschnittsteller selbst Funkstörungen, die mit Hilfe von Entstörgliedern und Abschirmungen an einer Ausbreitung auf den Installationsleitungen gehindert werden müssen. In addition, the phase-angle plate itself produces radio interference that must be prevented by means of interference suppression and shielding from spreading to the installation cables. Auch sind Leuchtstofflampen, die speziell für den Betrieb mit veränderbarer Helligkeit bestimmt sind, fast doppelt so teuer wie normale Leuchtstofflampen. Also, fluorescent lamps, which are specifically designed for operation with adjustable brightness, almost twice as expensive as normal fluorescent lamps.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Heizen und Zünden sowie zum Steuern oder Regeln des Lichtstroms von Niederdruckgasentladungslampen, insbesondere von Leuchtstofflampen, anzugeben, mit dem die Leistungsverluste erheblich gesenkt werden können, die Lichtausbeute der Leuchtstofflampen erhöht und eine Variation des Lichtstromes bzw. der Beleuchtungsstärke ohne Flackern zwischen etwa 10% und 100% des Nennlichtstromes möglich ist, das beim Auswechseln einer defekten Lampe keine unzulässig hohen Spannungen entstehen-läßt und das unter Verwendung von kommerziellen Bauelementen realisiert werden kann. The present invention has for its object to provide a method for heating and igniting and for controlling the luminous flux of the low-pressure gas discharge lamps, in particular fluorescent lamps, indicate the the power losses can be significantly reduced, the light output of fluorescent lamps is increased and or a variation of the luminous flux . illuminance without flickering between about 10% and 100% of the nominal luminous flux is possible to occur-makes no impermissibly high voltages when replacing a defective lamp and which can be realized using commercial devices.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch die folgenden Merkmale: This object is achieved by the following features:
    • - bei konstanter Wechselspannungsamplitude am Ausgang des Wechselrichters wird die Frequenz des Wechselrichters entsprechend dem gewünschten Lichtstrom verstellt, - at a constant AC amplitude at the output of the inverter the frequency of the inverter is adjusted according to the desired luminous flux,
    • - die Werte von Frequenz, Spannung, Kondensator, erster Drossel und zweiter Drossel werden aufeinander abgestimmt, - the values ​​of frequency, voltage, capacitor, the first inductor and the second throttle are coordinated with one another,
    • - vor dem Zünden der Niederdruckgasentladungslampe fließt bei niedriger Frequenz etwa der vorgeschriebene Heizstrom durch die Heizwendeln, - before the ignition of the low-pressure gas discharge lamp as the prescribed heating current flows at a low frequency by the heating coils,
    • - nach dem Zünden der Niederdruckgasentladungslampe verringert sich bei steigender Frequenz bis zum Erreichen von etwa 40 % des Nennlichtstromes der Niederdruckgasentladungslampe der Heizstrom nur unwesentlich und - after ignition of the low-pressure gas discharge lamp, the heating current decreases as the frequency increases until it reaches about 40% of the nominal light current of the low-pressure gas discharge lamp and only insignificantly
    • - bei weiter steigender Frequenz bis zum Erreichen des Nennlichtstroms der Niederdruckgasentladungslampe verringert sich der Heizstrom stetig auf weniger als 25 % seines Anfangswertes. - with further increasing frequency until it reaches the nominal light current of the low-pressure gas discharge lamp, the heating current decreases steadily to less than 25% of its initial value.
  • Bei der vorliegenden Erfindung wird über die Installationsleitungen lediglich Gleichstrom übertragen, da der eigentliche Wechselrichter sowie die ihm zugeordnete Zündschaltung in einem jeder Leuchte zugeordneten Vorschaltgerät enthalten ist, wobei das Vorschaltgerät für jede an ihm angeschlossene Niederdruckgasentladungslampe einen eigenen Vorschalt-LC-Kreis sowie eine eigene Parallel-Drossel enthält. In the present invention, only DC current, wherein the ballast for each connected to it low-pressure gas discharge lamp a separate ballast LC circuit and its own parallel is about installing wires transmitted since the actual inverters and its associated firing circuit associated ballast is contained in a each lamp includes Ballast. Dadurch werden die über die Installationsleitungen übertragenen Funkstörungen stark verringert. Thus, the data transmitted via the installation cables radio interference is greatly reduced.
  • Ein weiterer Vorteil ergibt sich durch die Steuerung des Lichtstroms über die.Frequenz, wobei das Vorheizen der Heizwendeln sowie geringe Lichtströme bzw. Beleuchtungsstärken bei geringen Frequenzwerteri, die maximalen Lichtströme bzw. Beleuchtungswerte bei hohen Frequenzwerten erzielt werden. A further advantage results from the control of the luminous flux on die.Frequenz, wherein the preheating of the heating coils and low luminous fluxes or illuminance at low Frequenzwerteri, the maximum luminous fluxes or illumination values ​​are obtained at high frequency values. Dabei wird die an sich bekannte Tatsache ausgenützt, daß Niederdruckgasentladungslampen bei einer Speisung mit Wechselspannungen von erhöhter Frequenz bei gleicher Leistungsaufnahme höhere Lichtströme abgeben bzw. daß gleiche Lichtströme bei verringerter elektrischer Leistungsaufnahme erzielt werden. Here, the known per se fact is exploited that the low-pressure gas discharge lamps emit higher luminous fluxes at a power supply with AC voltages of increased frequency at the same power consumption and that the same luminous fluxes are obtained with reduced electrical power consumption. Ein weiterer Vorteil der Frequenzsteuerung besteht . Another advantage of the frequency control is. darin, daß bei geeigneter Abstimmung der mit der Niederdruckgasentladungslampe verbundenen Drosseln und Kondensatoren bei stetig zunehmender Helligkeit der Lampen der Strom zur Vorheizung der Heizwendeln ebenso stetig ver- .ringert werden kann, ohne daß dazu mechanische oder elektronische Schaltelemente benötigt werden. that with suitable tuning of the connected to the low-pressure gas discharge lamp inductors and capacitors at a steadily increasing brightness of the lamps of the current for preheating the heating coils can be .ringert comparable as steadily, without the need for mechanical or electronic switching elements are required.
  • .Ein weiterer Vorteil ergibt sich durch die Verwendung je eines einzelnen Vorschalt-LC-Gliedes für jede Niederdruckgasentladungslampe, das zudem nicht auf die Resonanzfrequenz der speisenden Wechselspannung abgestimmt ist. .A further advantage is obtained by the use of each of a single ballast LC gate for each low-pressure gas discharge lamp, which is also not tuned to the resonance frequency of the feeding AC voltage. Dadurch bleiben nicht nur die Bauelemente selbst klein und preiswert, sondern auch die von ihnen übertragbare elektrische Leistung, so daß bei Ausfall bzw. Austausch einer defekten Niederdruckgasentladungslampe keine für das Bedienungs- oder Wartungspersonal schädlieh Überspannungen auftreten können. This leaves not only the components themselves small and inexpensive, but also can be transmitted by them electrical power, so that no schädlieh for the operating or maintenance personnel surges occur for failure or replacement of a defective low-pressure gas discharge lamp.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird die Frequenz auf ihrem niedrigen Wert für eine bestimmte Zeitspanne nach dem Einschalten der Niedruckgasentladungslampe konstant gehalten, bis die Heizwendeln ihre vorgeschriebene Temperatur erreichen, und anschließend stetig auf den dem gewünschten Lichtstrom entsprechenden Wert erhöht. According to an advantageous further development, the frequency at its low value for a certain period of time after switching on the Niedruckgasentladungslampe is kept constant until the heating coils achieve their prescribed temperature, and then steadily increased to the corresponding to the desired luminous flux value. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß die für das Zünden der Gasentladung benötigte- Zündspannung erst erreicht wird, nachdem die Heizwendeln ihre vorgeschriebene Emissionstemperatur erreicht haben. In this way, the requirements- for igniting the gas discharge ignition voltage is achieved only after the heating elements have reached their prescribed emission temperature is ensured. Hierdurch wird die Lebensdauer der Leuchtstofflampen wesentlich erhöht und es entfällt das störende Flackern der Niederdruckgasentladungslampen beim Einschalten. The service life of the fluorescent lamps is substantially increased and it eliminates the annoying flickering of the low-pressure gas discharge lamps when switched on.
  • Eine vorteilhafte Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist.gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: An advantageous circuit arrangement for carrying out the method according to the invention ist.gekennzeichnet by the following features:
    • - ein Wechselrichter formt die Gleichspannung in eine höherfrequente Wechselspannung um, - an inverter converts the DC voltage into a higher-frequency alternating voltage,
    • - der Wechselrichter besteht aus zwei in Serie geschalteten Halbleiterschaltern mit je einer antiparallelen Diode, - the inverter consists of two series-connected semiconductor switches, each with an antiparallel diode
    • am Ausgang des Wechselrichters ist wenigstens eine Serienschaltung aus erster Drossel, Kondensator und Niederdruckgasentladungslampe angeschaltet, at the output of the inverter, a series circuit of the first inductor, capacitor and low-pressure gas discharge lamp is at least switched on,
    • - parallel zur Niederdruckgasentladungslampe ist eine zweite Drossel geschaltet, die die freien Enden der Heizwendeln verbindet, - parallel to the low-pressure gas discharge lamp is connected in a second throttle, which connects the free ends of the heating coils,
    • - ein Frequenzgenerator erzeugt in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Sollwert für den Lichtstrom eine Zündimpulswechselspannung zum abwechselnden Schalten der beiden Halbleiterschalter, - a frequency generator in dependence on a predetermined desired value for the luminous flux of a Zündimpulswechselspannung for alternate switching of the two semiconductor switches,
    • - jede am Ausgang des Wechselrichters angeschaltete Serienschaltung aus Kondensator, erster Drossel und zweiter Drossel ist so dimensioniert, daß mit steigender Frequenz der Lampenstrom durch die Niederdruckgasentladungslampe zunimmt, der Heizstrom durch die Heizwendeln'abnimmt. - each being switched at the output of the inverter series circuit of capacitor, first reactor and second reactor is so dimensioned that increases with increasing frequency of the lamp current through the low-pressure gas discharge lamp, the heating current through the Heizwendeln'abnimmt.
  • Eine derartige Schaltungsanordnung hat den Vorteil, daß sie sich mit herkömmlichen Bauelementen und in kleinen Abmessungen aufbauen läßt, so daß jeder Leuchte ein eigenes Vorschaltgerät mit einem Wechselrichter und mehreren Drosseln und Kondensatoren entsprechend der Anzahl der in der Leuchte installierten Niederdruckgasentladungslampen zuordnen läßt. Such a circuit arrangement has the advantage that it can be constructed with conventional components and in small dimensions so that each lamp can be a separate ballast having an inverter and a plurality of inductors and capacitors assign corresponding to the number of the installed in the lamp, low-pressure gas discharge lamps the advantage. Die Gleichspannung für eine Vielzahl derartiger Vorschaltgeräte kann zentral erzeugt und in einfacher Weise über Installationsleitungen an die einzelnen Leuchten verteilt werden. The DC voltage for a plurality of such ballasts can be generated centrally and distributed in a simple manner via installation cables to the individual lights. Ebenso wird die die Wechselrichter steuernde, den Lichtstrom der Niederdruckgasentladungslampen bestimmende Steuerspannung zentral erzeugt und als Zündimpulswechselspannung kleiner Leistung über eine gesonderte Leitung, die parallel zu den Gleichstromversorgungsleitungen verlaufen kann, jedem Vorschaltgerät zugeführt. Similarly, the inverter controlling the luminous flux of the low-pressure gas discharge lamps, determining control voltage is generated centrally and is supplied as Zündimpulswechselspannung low power via a separate line which can run parallel to the DC power supply lines, each ballast.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist gekennzeichnet durch die folgen- den Merkmale: An advantageous further development of the circuit arrangement according to the invention is characterized by the REFERRED TO INTERCHANGEABLY features:
    • - die Halbleiterschalter sind als Thyristoren, insbesondere als rückwärtsleitende Thyristoren ausgebildet, - the semiconductor switches are constructed as thyristors, in particular as a reverse conducting thyristors,
    • - ein jedem Thyristor zugeordneter Zündimpulserzeuger bildet aus der Zündimpulswechselspannung Zündimpulse für jeden Thyristor, - an associated each thyristor trigger pulse generator forms the Zündimpulswechselspannung firing pulses for each thyristor,
    • - jeder Zündimpulserzeuger besteht aus einer Entkoppeldiode, die den positiven vom negativen Teil der Zündimpulswechselspannung trennt, einem mit einem Widerstand und einem Kondensator beschalteten Uni junktion-Transistor und einem Zündtransformator, dessen Primärwicklung im Hauptstromkreis des Unijunktion-Transistors liegt und die aus der Zündimpulswechselspannung geformten Zündimpulse über die Sekundärwicklung an den zugehörigen ' Thyristor liefert. - each trigger pulse generator consists of a decoupling diode, which separates the positive from the negative part of the Zündimpulswechselspannung, a wired with a resistor and a capacitor Uni Junction transistor and an ignition transformer, whose primary winding is located in the main circuit of the unijunction transistor and the molded from the Zündimpulswechselspannung firing pulses provides via the secondary winding to the associated 'thyristor.
  • Diese Schaltungsanordnung hat die Vorteile, daß der Zündimpulserzeuger die Zündimpulswechselspannung ohne Zuhilfenahme weiteren Versorgungsspannungen direkt in Zündimpulse geeigneter Form und Leistung umwandelt, um die Hauptthyristoren des Wechselrichters zu zünden, und daß die Verwendung von Thyristoren sehr einfache, betriebssichere, robuste Wechselrichter ermöglicht, die mit ausreichend hoher Frequenz arbeiten können. This circuit arrangement has the advantages that the trigger pulse generator converts the Zündimpulswechselspannung without the aid of further supply voltages directly into firing pulses of suitable shape and capacity, in order to ignite the main thyristors of the inverter, and that the use of thyristors allows very simple, reliable, robust inverters with sufficient can operate high frequency. Insbesondere rückwärtsleitende Thyristoren können mit Frequenzen geschaltet werden, die oberhalb des Hörbereichs des menschlichen Ohres liegen, so daß die Vorschaltgeräte keine störenden Schallsignale abstrahlen können. In particular, reverse conducting thyristors can be switched with frequencies lying above the audible range of the human ear so that the ballasts can emit no disturbing sound signals.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung besitzen die . According to an advantageous further possess. Zündtransformatoren eine zweite Sekundärwicklung, die über ein Parallel-RC-Glied einen Sperrimpuls an die Steuerelektrode des jeweils anderen Thyristors liefert. Ignition transformers a second secondary winding, which supplies via a parallel RC member having a blocking pulse to the control electrode of the other thyristor. Auf diese Weise wird ein Zünden des gesperrten Thyristors wegen Überschreitens der zulässigen Spannungssteilheit vermieden. In this way, firing of the thyristor is avoided locked for exceeding the permissible voltage gradient. Durch diese einfäche Maßnahme können im Wechselrichter auch Thyristoren verwendet werden, die nicht speziell auf eine hohe zulässige Spannungssteilheit ausgelegt sind. By this measure einfäche in the inverter also thyristors may be used which are not specifically designed for a high permissible voltage gradient.
  • .Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann die erste Drossel im Vorschalt-LC-Glied jeder Niederdruckgasentladungslampe mit zwei Wicklungen ausgebildet werden, wobei die eine Wicklung vor und die andere Wicklung hinter der Niederdruckgasentladungslampe angeordnet ist. .Gemäß a preferred embodiment of the invention, the first reactor can be any low pressure gas discharge lamp can be formed with two windings in the ballast LC-member, wherein the one winding before and the other winding is arranged behind the low-pressure gas discharge lamp. Auf diese Weise kann die Vorschaltdrossel gleichzeitig als Funkentstördrossel gegen die in der Niederdruckgasentladungslampe selbst gebildeten Funkstörungen wirken. In this way, the reactor may act as radio interference suppression against the formed in the low-pressure gas discharge lamp itself radio interference simultaneously.
  • Für den Fall, daß mehrere Niederdruckgasentladungslampen hinter einem LC-Glied in Serie geschaltet werden sollen, kann vorteilhafterweise die zweite Drossel aufgeteilt werden, wobei je eine Drossel parallel zu je einer Niederdruckgasentladungslampe angeordnet ist. In the event that a plurality of low pressure gas discharge lamps are to be connected in an LC element in series, advantageously, the second choke may be split, with one throttle is arranged in parallel to each of a low-pressure gas discharge lamp. Eine weitere Möglichkeit besteht im Falle der Serienschaltung von Niederdruckgasentladungslampen darin, daß die zweite Drossel mit mehreren Wicklungen ausgeführt wird, wobei je eine Wicklung parallel zu je einer Niederdruckgasentladungslampe angeordnet ist. Another possibility in the case of the series circuit of low-pressure gas discharge lamps is that the second throttle is carried out with a plurality of windings, wherein each winding is arranged one parallel to each of a low-pressure gas discharge lamp. Bei Niederdruckgasentladungslampen geringer Leistungsaufnahme, zB 20W, bietet sich diese Schaltung an, da so die Zahl der notwendigen Bauelemenbe weiter verringert werden kann. In low-pressure gas discharge lamp low power consumption, for example, 20W, this circuit offers since then the number of necessary Bauelemenbe can be further reduced.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist ein Potentiometer vorgesehen zur Einstellung des Lichtstrom-Sollwertes der Niederdruckgasentladungslampe, während für die Ansteuerung des Frequenzgebers mit einer definierten Hochlaufkurve ein integrierender Regler vorgesehen ist. According to an advantageous embodiment of the invention, a potentiometer is provided for adjusting the light power target value of the low pressure gas discharge lamp, while an integral regulator is provided for controlling the frequency generator with a defined run-up curve. Die definierte Hochlaufkurve sorgt dafür, daß - wie bereits erwähnt - vor dem Zünden der Niederdruckgasentladungslampe bei niedriger Frequenz etwa der vorgeschriebene Heizstrom durch die Heizwendeln fließt, nach dem Zünden der Niederdruckgasentladungslampe der Heizstrom sich bei steigender Frequenz bis zum Erreichen von etwa 40% des Nennlichtstromes nur unwesentlich und bei weiter steigender Frequenz bis zum Erreichen des Nennlichtstromes stetig auf weniger als 25% seines Anfangswertes verringert. The run-up curve defined ensures that - as already mentioned - before the ignition of the low-pressure gas discharge lamp at a low frequency as the prescribed heating current flowing through the heating coils, after ignition of the low-pressure gas discharge lamp the heating current with increasing frequency until it reaches about 40% of the nominal luminous flux only until reaching the nominal luminous flux steadily decreased to less than 25% of its initial value and negligibly with further increasing frequency. Auf diese Weise wird die Frequenz entsprechend der für die Niederdruckgasentladungslampen optimalen Charakteristik verstellt und die Lampen selbst erreichen auf diese Weise ihre maximale Lebensdauer. In this way, the frequency is adjusted according to the optimum for the low-pressure gas discharge lamps characteristics and the lamps themselves thus achieve their maximum life.
  • Vorzugsweise ist der Frequenzgeber als spannungsgesteuerter Impulsgenerator für Spannungsblöcke wechselnder Polarität mit der Frequenz umgekehrt proportionaler Impulsbreite ausgebildet. Preferably, the frequency generator is constructed as a voltage-controlled pulse generator for voltage blocks of alternating polarity at the frequency inversely proportional pulse width. Die Einschaltdauer der Spannungsblöcke wird also mit wachsender Frequenz kürzer. The duty cycle of the voltage blocks thus becomes shorter with increasing frequency. Die Thyristoren des Wechselrichters erhalten bei weniger als 20% des Lichtstroms etwa 20 usec. The thyristors of the inverter get microseconds at less than 20% of the luminous flux about 20 microns. lange Zündimpulse, die bei 100% Lichtstrom auf etwa 4 usec. long firing pulses that usec at 100% light output to about 4 hours. verringert werden. be reduced. Auf diese Weise wird unter allen Betriebsbedingungen ein sicheres und verlustarmes Schalten der Thyristoren des Wechselrichters gewährleistet. In this way, a safe and low-loss switching of the thyristors of the inverter is ensured under all operating conditions.
  • Eine vorteilhafte Ergänzung der Schaltungsanordnung der frequenzabhängigen Zündimpulswechselspannung ergibt sich durch das Anschalten eines lichtempfindlichen Bauteils, beispielsweise einer Photodiode, eines Phototransistors oder eines Photowiderstandes zur Messung des Lichtstrom-Istwertes der Niederdruckgasentladungslampe und durch die Verwendung des integrierenden Reglers für den Soll-Ist-Vergleich. An advantageous complement to the circuit arrangement of the frequency-dependent Zündimpulswechselspannung obtained by turning on a light-sensitive component, for example a photodiode, a phototransistor or a photoresistor for measuring the luminous flux actual value of the low-pressure gas discharge lamp and by the use of the integrating regulator for the nominal-actual comparison. Mit Hilfe dieser Erweiterung kann die Schaltung als Beleuchtungsstärkeregler arbeiten, wobei eine Realisierung mit nur einem preiswerten Vierfach-Operationsverstärker möglich ist und praktisch beliebig viele Vorschaltgeräte angesteuert werden können. With this expansion, the circuit can work as illumination regulator, an implementation with only a cheap quad operational amplifier is possible and many ballasts can be controlled virtually any. Bei einfallendem Tageslicht stellt der Beleuchtungsstärkeregler den Lichtstrom auf kleinere Werte oder kann die Lampen einschließlich der Heizung sogar aus- schalten. With incident daylight, the illuminance regulator the luminous flux to a lower value or even switch the lamps including the heater off.
  • Für die einwandfreie Funktion der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist die Bereitstellung einer möglichst konstanten und möglichst kurzschlußfesten Gleichspannung zur Versorgung sämtlicher Vorschaltgeräte erforderlich. For the proper functioning of the circuit arrangement to provide a constant as possible and short-circuit-proof as possible direct voltage for supplying all ballasts is required. Ein Gleichrichter, der die Netzspannung in eine derartige Gleichspannung umformt, besteht vorteilhafterweise aus einem Netzeingangsfilter, einer ungesteuerten Diodenbrücke, einem Gleichstrom-Glättungsglied, einem Strommeßglied zur Messung des Istwertes des Gleichstroms, einem Gleichspannungsmeßglied zur Messung des Istwertes der Gleichspannung und einem Gleichstromschalter zur Sperrung des Gleichstroms bei Unterspannung, Überstrom oder Kurzschluß. A rectifier, which converts the mains voltage in such a DC voltage is advantageously made of a mains input filter, an uncontrolled diode bridge, a DC smoothing element, a current measuring device for measuring the actual value of the DC current, a Gleichspannungsmeßglied for measuring the actual value of the DC voltage and a DC switch for blocking the direct current at low voltage, over-current or short circuit. Die ungesteuerte Gleichrichtung der Netzspannung ermöglicht eine geringe Phasenverschiebung zwischen Netzstrom und Netzspannung. The uncontrolled rectification of the mains voltage allows a small phase shift between AC current and voltage. Die Meßglieder erlauben ein Abschalten des Frequenz-gebers beim Unterschreiten der für einen einwandfreien Betrieb der Lampen erforderlichen Spannungshöhe und das Abschalten der Gleichspannung bei Überstrom oder Kurzschluß, wie er beispielsweise beim Auswechseln einer defekten Lampe auftreten kann. The measuring elements allow shutdown of the frequency transmitter when it falls below the required for proper operation of the lamps voltage level and the switching off of the DC voltage for overcurrent or short circuit, such as may occur for example when exchanging a defective lamp.
  • Vorzugsweise ist der Gleichstromschalter als über die Steuerelektrode an- und abschaltbarer Thyristor ausgebildet. Preferably, the DC switch is provided as off over the control electrode and formed off thyristor. Die Verwendung eines derartigen Thyristors vereinfacht die Realisierung der Schaltungsanordnung erheblich. The use of such thyristor simplifies the implementation of the circuitry considerably.
  • Um eine Überlastung von Bauteilen durch wiederholtes Einschalten des Gleichstromschalters zu verhindern, ist vorzugsweise eine Einrichtung in Form eines Zeitgliedes vorgesehen, die nach einem Abschalten des Gleichstromschalters das Wiedereinschalten für eine bestimmte Zeitspanne verhindert. To prevent an overload of components by repeatedly turning on the DC switch, preferably a device in the form of a timer is provided which prevents the reconnection for a certain period after a shutdown of the DC switch. Zur Überwachung dieser Einrichtung ist eine weitere Einrichtung in Form eines Zählers oder Zeitgliedes vorgesehen, die nach einer-bestimmten Anzahl von vergeblichen Versuchen zum Wiedereinschalten des Gleichstromschalters weitere Startversuche verhindert. To monitor this means a further device in the form of a counter or timing element is provided which prevents after-determined number of unsuccessful attempts to restart the DC switch further attempts to start. Diese Einrichtung wirkt als elektronische Sicherung, die entweder durch eine besondere Wiedereinschalttaste oder durch kurzzeitiges Betätigen des Netzschalters wieder in ihren Normalzustand zurückgesetzt werden muß. This device acts as an electronic fuse that must be either a specific restart button or by briefly pressing the power button again to their normal state.
  • Um Schwankungen der Gleichspannung infolge von Schwankungen der Netzspannung oder der angeschlossenen Last ausregeln zu können, ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung eine Störgrößenaufschaltung des Istwertes der Gleichspannung auf den Frequenzgeber vorgesehen, derart daß bei sinkender Gleichspannung die Frequenz erhöht, bei steigender Gleichspannung die Frequenz erniedrigt wird. In order to be able to compensate variations in the DC voltage due to variations in line voltage or the load connected, according to an advantageous development, a feedforward of the actual value of the DC voltage is provided to the frequency generator, in such a way that with decreasing DC voltage increases the frequency, with increasing DC voltage, the frequency is lowered. Die Störgrößenaufschaltung ist für den vorliegenden Anwendungsfall wirtschaftlicher und billiger als eine Konstanthaltung der Gleichspannung mittels starkstromtechnischer Regeleinrichtungen. The feedforward control is more economical for the present application and cheaper than a constant DC voltage by means of the heavy-current technical control equipment.
  • Weitere Ausbildungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung an Hand der Zeichnungen. Further embodiments and advantages of the invention will become apparent from the following description of embodiments of the invention with reference to the drawings.
  • Es zeigen: Show it:
    • Fig. 1 ein elektrisches Schaltbild eines Vorschaltge-' rätes mit Zündimpulserzeuger, Wechselrichter, Vorschalt-LC-Gliedern, Paralleldrosseln und Leuchtstofflampen, Fig. 1 is an electrical diagram of a Vorschaltge- 'rätes, with trigger pulse, inverter ballast LC sections, parallel inductors and fluorescent
    • Fig. 2 ein elektrisches Schaltbild für den Fall zweier in Serie geschalteter Leuchtstofflampen kleinerer Leistung, Fig. 2 is an electrical circuit diagram for the case of two series-connected fluorescent lamps of lower power,
    • Fig. 3 ein elektrisches Schaltbild für den Fall eines Vorschaltgerätes mit aufgeteilter. Fig. 3 is an electrical circuit diagram for the case of a ballast with split. Vorschaltdrossel, choke,
    • Fig. 4 ein Blockschaltbild für die Erzeugung der speisenden Gleichspannung aus einem Wechselstromnetz mit den zugehörigen Regel- und Schutzschaltungen sowie für die Erzeugung der Zündimpulswechselspannung mit einstellbarer, dem Lichtstrom entsprechender Frequenz, Fig. 4 is a block diagram for the generation of the supply DC voltage from an AC network with the associated control and protection circuits and for the generation of the Zündimpulswechselspannung adjustable, corresponding to the light-current frequency,
    • Fig. 5 ein elektrisches Schaltbild einer Schaltung zur Erzeugung der Zündimpulswechselspannung entsprechend dem gewünschten Sollwert mit den zusätzlichen Möglichkeiten einer Lichtstromregelung und einer Störgrößenaufschaltung zum Ausgleich von Spannungsschwankungen, Fig. 5 is an electrical diagram of a circuit for generating the Zündimpulswechselspannung corresponding to the desired target value with the additional possibilities of a light flux control and a feedforward control to compensate for voltage fluctuations,
    • Fig. 6 ein elektrisches Schaltbild einer zentral anzuordnenden Gleichrichterschaltung zur Erzeugung der die Vorschaltgeräte speisenden Gleichspannung mit einer zusätzlichen Sichcrungsschältung gegen Untcrspannung, Überstrom und Kurzschluß, Fig. 6 is an electrical circuit diagram of a centrally to be arranged rectifier circuit for generating the control gear supplying the DC voltage with an additional Sichcrungsschältung against Untcrspannung, overcurrent and short circuit,
    • Fig. 7 einen möglichen Aufbau eines Vorschaltgerätes zum Anschluß von vier Leuchtstofflampen kleiner Leistung, Fig. 7 shows a possible structure of a ballast for connection of four fluorescent lamps of low power,
    • Fig. 8 einen möglichen Aufbau eines Vorschaltgerätes zum Anschluß von zwei Leuchtstofflampen großer Leistung und Fig. 8 shows a possible structure of a ballast for the connection of two high-power fluorescent lamps and
    • Fig. 9-13 verschiedene Meßkurven, die an erfindungsgemäß aufgebauten Geräten gewonnen wurden, wobei.die' sich bei einem bestimmten Lichtstrom einstellenden Werte von Spannung, Strom, Frequenz und Leistungsaufnahme aufgetragen sind. Fig. 9-13 different measurement curves obtained in accordance with the invention constructed devices, wobei.die 'is put at a given luminous flux adjusting values ​​of voltage, current, frequency and power consumption.
  • Bei dem in Fig. 1 dargestellten Schaltbild eines Vorschaltgerätes erkennt man, daß der Wechselrichter gebildet ist aus zwei in Serie geschalteten rückwärtsleitenden Thyristoren Th1, Th2 zwischen den.Anschlußpo- len einer speisenden Gleichspannung U. Jedem Thyristor Th1, Th2 ist ein eigener Zündimpulserzeuger zugeordnet, der aus einer an einer Klemme 31 anliegenden Zündimpulswechselspannung U1 Zündimpulse zum wechselseitigen Einschalten der Thyristoren Th1, Th2 erzeugt. In the example shown in Fig. 1 circuit diagram of a ballast, it can be seen that the inverter is formed from two series-connected reverse conducting thyristors Th1, Th2 between den.Anschlußpo- len a dining DC voltage U. To each thyristor Th1, Th2 is assigned its own trigger pulse, U1 generates firing pulses for the alternate switching on of the thyristors Th1, Th2 from a voltage applied to a terminal 31 Zündimpulswechselspannung. Jeder Impulserzeuger besitzt eine Entkoppeldiode D1, D2 sowie einen Unijunktions-Transistor T1, T2, in dessen Hauptstromkreis die Primärwicklung 1.1 eines Zündtransformators 1 liegt. Each pulse generator has a decoupling diode D1, D2, and a unijunction transistor T1, T2, in whose main circuit, the primary winding of an ignition transformer 1.1 1. Mit Hilfe eines an die Steuerelektrode des Transistors T1, T2 geschalteten RC-Gliedes R1,C1 werden die in eine erste Sekundärwicklung 1.2 des Zündtransformators 1 eingekoppelten Zündimpulse für den Hauptthyristor Th1 geformt. Using a connected to the control electrode of the transistor T1, T2 RC circuit R1, C1 coupled into a first secondary winding of the ignition transformer 1 1.2 ignition pulses for the main thyristor Th1 are formed. Mit Hilfe einer zweiten Sekundärwicklung 1.3 und eines Parallel-RC-Gliedes R2, C2 werden kurze Sperrimpulse an die Steuerelektrode des anderen Hauptthyristors Th2, geschaltet. With the aid of a second secondary winding of 1.3 and a parallel RC circuit R2, C2 barrier short pulses are connected to the control electrode of the other main thyristor Th2. Diese Sperrimpulse erhöhen die Spannungsanstiegsfestigkeit des jeweils gesperrten Thyristors, so daß auch Thyristoren, die nicht speziell für eine hohe Spannungsanstiegsfestigkeit ausgelegt sind, verwendet werden können. This blocking pulses increase the voltage increase strength of each blocked thyristor, so that the thyristors which are not specifically designed for a high voltage increase strength may be used.
  • Durch das wechselseitige Einschalten der Thyristoren Th1, Th2 entsteht am Verbindungspunkt A der beiden Thyristoren eine Rechteckspannung, deren Maximalwert gleich der Gleichspannung U- und deren Minimalwert gleich Null ist. The mutual switching of the thyristors Th1, Th2, a rectangular voltage whose maximum value equal to the DC voltage U and the minimum value is zero is produced at the connection point A of the two thyristors.
  • Zwischen die beiden Ausgangsklemmen A, B sind eine praktisch beliebig große Anzahl von Leuchtstofflampen 2 über ein Vorschalt-LC-Glied, bestehend aus einem Kondensator 3 und einer ersten Drossel 4 angeschaltet, wobei die freien Enden der Heizwendeln 5,7 über eine zweite Drossel verbunden sind. Between the two output terminals A, B is a virtually arbitrarily large number of fluorescent lamps 2 on a ballast LC element consisting of a condenser 3 and a first inductor 4 are turned on, whereby the free ends of the heating coils 5,7 connected via a second throttle are. Die Werte des Kondensators 3 sowie der beiden Drosseln 4, 6 sind unter Berücksichtigung der Gleichspannung U= und der Frequenz der am Ausgang A liegenden Rechteckwechselspannung so aufeinander abgestimmt, daß an der unteren Frequenzgrenze die Leuchtstofflampe 2 nicht zündet, jedoch über die Heizwendeln 5,7 und die sie verbindende zweite Drossel 6 ein für die vorschriftsmäßige Heizung ausreichender Heizstrom I H fließt, daß bei zunehmender Frequenz die Lampenspannung U L zwischen den beiden Heizwendeln 5,7 soweit ansteigt, daß die Gasentladungsstrecke zündet, wobei der Heizstrom I H zunächst unverändert bleibt,-bis der Lichtstrom der Leuchtstofflampe 2 etwa 40% seines Nennwertes erreicht hat, und daß bei weiter steigender Frequenz der Heizstrom I H stetig abnimmt und bei 100% des Lichtstroms auf weniger als 25% seines Anfangswertes zurückgeht. The values ​​of the capacitor 3 and the two chokes 4, 6 are in consideration of the DC voltage U = and the frequency of the rectangular alternating voltage present at the output A matched so that the fluorescent lamp 2 will not ignite at the lower frequency limit, however, on the heating coils 5.7 and they 6 is a flow connecting second throttle for the proper heating sufficient heater current I H that as the frequency increases, the lamp voltage U L between the two heating coils 5,7 rise so far that the gas discharge path ignites, wherein the heating current I H is initially unchanged, -bis the luminous flux of the fluorescent lamp 2 has reached about 40% of its nominal value, and that continuously decreases with further increasing frequency of the heating current I H and back to less than 25% of its initial value when 100% of the luminous flux.
  • Dadurch, daß jede Leuchtstofflampe 2 einen eigenen Vorschaltkondensator 3 erhält, leuchten auch bei unterschiedlichen Werten der Zündspannung alle Lampen gleichmäßig hell, wenn man den die Helligkeit herunterregelt. Characterized in that each fluorescent lamp 2 receives its own ballast capacitor 3, all the lights are uniformly bright even with different values ​​of the firing voltage when the down controls brightness. Wegen der relativ zur Netzfrequenz hohen Frequenz leuchten selbst normale Leuchtstofflampen auch bei nur 5% des Nenn-Lichtstromes noch flackerfrei, da als Zündspannung der doppelte Wert der Gleichspannung U= zur Verfügung steht. Due to the high relative to the grid frequency frequency even ordinary fluorescent lights still flickering even with only 5% of the rated luminous flux, as is the ignition voltage twice the value of the DC voltage U = available. Aus dem gleichen Grund lassen sich auch die neuen Leuchtstofflampen mit-verringertem Rohrdurchmesser und erhöhter Lichtausbeute gut stellen, obwohl deren Zünd-und Brennspannungen höher sind als bei den bisher gebräuchlichen Leuchtstofflampen mit großem Rohrdurchmesser. For the same reason, the new fluorescent lamps with-reduced pipe diameter and increased light output can provide good, although the ignition and operating voltages are higher than the previously common fluorescent lamps with large pipe diameters. Übergangswiderstände an den Lampenfassungen bleiben ohne Einfluß, da. Contact resistance to the lamp holders fail to influence since. ihr Widerstandswert sehr klein ist im Vergleich zu dem Gesamtwiderstand im Stromkreis. their resistance value is very small compared to the total resistance in the circuit.
  • Fig. 2 zeigt eine Serienschaltung von zwei Leuchtstofflampen 2a, 2b mit einem einzigen Kondensator 3 und einer einzigen ersten Drossel 4. Die zweite Drossel 6 besitzt zwei Wicklungen 6a, 6b, die jeweils parallel zu je einer Leuchtstofflampe 2a, 2b geschaltet sind. Fig. 2 shows a series circuit of two fluorescent lamps 2a, 2b with a single condenser 3 and a single first throttle 4. The second throttle 6 has two coils 6a, 6b, each parallel to a respective fluorescent lamp 2a are connected 2b.
  • Fig. 3 zeigt eine weitere Anordnung mit einer Leuchtstofflampe 2 und einer zweiten Drossel 6, mit einem einzigen Kondensator 3 und zwei ersten Drosseln 4a, 4b, wobei die eine Drossel 4a vor und die andere Drossel 4b hinter die Leuchtstofflampe 2 geschaltet ist. Fig. 3 shows a further arrangement with a fluorescent lamp 2 and a second reactor 6, with a single condenser 3 and the first two reactors 4a, 4b, said one choke 4a in front and the other inductor 4b is connected in the fluorescent lamp 2. Damit vermeidet man, daß vom Wechselrichter möglicherweise ausgehende Funkstörungen ungehindert an die Leuchtstofflampe 2 und umgekehrt in der Lampe 2 erzeugte Funkstörungen ungehindert an den Wechselrichter und auf die Installationsleitungen gelangen. This avoids that possibly emanating from the inverter radio interference pass unhindered generated at the fluorescent lamp 2 and vice versa in the lamp 2 radio interference unhindered to the inverter and to the installation of lines.
  • Das Blockschaltbild der Fig. 4 zeigt eine Ausführung einer zentral anzuordnenden Gleichrichterschaltung zur Erzeugung einer Versorgungsgleichspannung U= aus-dem öffentlichen Versorgungsnetz, die zugehörigen Meß-, Steuer- und Schutzeinrichtungen sowie ein Aüsführungsbeispiel für die Elektronik zur Erzeugung der Zündimpulswechselspannung U1, deren Frequenz - wie bereits mehrfach erwähnt - ein Maß für den von den Leuchtstofflampen abgestrahlten Lichtstrom ist. . The block diagram of Figure 4 shows an embodiment of a centrally to be arranged rectifier circuit for generating a DC supply voltage U = off-the public network, the associated measuring, control and protective devices and a Aüsführungsbeispiel for the electronics for generating the Zündimpulswechselspannung U1, whose frequency - as already mentioned several times - is a measure of the light emitted by the fluorescent luminous flux. Aus einem öffentlichen Versorgungsnetz 9, welches ein Wechsel- oder Drehstromnetz sein kann, gelangt die elektrische Energie über ein Netzeingangsfilter 10, einen Netzschalter 11 zu einer ungesteuerten Gleichrichterbrücke 12, wo sie in Gleichspannung umgeformt wird. Of a public supply network 9, which may be an AC or three-phase mains, electrical energy passes via a mains input filter 10, a power switch 11 to an uncontrolled rectifier bridge 12, where it is converted into DC voltage. Die Gleichspannung wirdin einem Glättungsglied 13 geglättet und in einem Spannungsmeßglied 14 gemessen. smoothing the DC voltage is performed in a smoothing element 13 and measured in a voltage measuring fourteenth In einem Strommeßglied 15 wird die Höhe des fließenden Gleichstroms gemessen. In a current measurement member 15, the height of the flowing direct current is measured. Hinter einem Unterspannungs- und Kurzschlußschutzschalter 16 steht.die Gleichspannung U= zur Verteilung an die den einzelnen Leuchten zugeordneten Vorschaltgeräte zur Verfügung. made.The behind an undervoltage and short circuit protection switch 16 DC voltage U = for distribution to the individual lamps associated ballasts available. Der.im Spannungsmeßglied 14 gemessene Istwert der Gleichspannung wird in einer Gleichspannungsauswertungsschaltung 18 in Form eines Funktionsgenerators verarbeitet. Der.im voltage measuring 14 measured actual value of the DC voltage is processed in a DC voltage evaluation circuit 18 in the form of a function generator. Die Kennlinie derSchaltung 18 ist so gewählt, daß unterhalb einer bestimmten Mindestspannung, zB 400V, ein negatives Sperrsignal abgegeben wird, welches über ein Zeitglied 19 den Unterspannungs- und Kurzschlußschutzschalter 16 abschaltet. The characteristic curve of the circuit 18 is selected so that is discharged below a certain minimum voltage, eg 400V, a negative disabling signal that disables the undervoltage and short circuit protection switch 16 via a timing element 19th Das Zeitglied 19 sorgt dafür,.daß für eine bestimmte Zeitspanne, zB 3 sec., der Schalter 16 gesperrt bleibt. The timer 19 ensures .that for a certain period, eg 3 sec., The switch remains locked sixteenth Das Zeitglied 19 wird nicht nur durch Unterspannung, sondern auch durch Überstrom aktiviert, der von dem Strommeßglied 15 gemessen wird. The timer 19 is activated not only by low voltage, but also by overcurrent which is measured by the current measuring 15 °. Steigt der Strom im Gleichstromkreis über den Nennstrom an oder tritt ein Kurzschluß auf, so schaltet der Schalter 16 innerhalb von 1 bis 2 msec. If the current in the DC circuit over the rated current at or enters a short-circuit occurs, the switch 16 is switched within 1 to 2 msec. den Strom ab. the power. Durch die Wirkung der Drossel im Glättungsglied 13 steigt der Strom innerhalb der Abschaltzeit nur auf einen geringfügig über dem Nennstrom liegenden Wert an. By the action of the throttle in the smoothing element 13, the current rises in the turn-off time of just a slightly higher than the rated current value. Nach Ablauf der Verzögerungszeit von ca. 3 sec. schaltet das Zeitglied 19 den Schalter 16 wieder ein. After the delay time of approximately 3 sec., The timer 19 switches the switch 16 back on.
  • Falls ein Dauerkurzschluß besteht, wird der Schalter 16 sofort wieder abgeschaltet. If a permanent short-circuit exists, the switch 16 is immediately turned off again. Um ein dauerndes Ein- und Ausschalten zu verhindern, ist eine Überwachungs- und Sicherheitsschaltung 20 vorgesehen, die nach einer bestimmten Anzahl von zB 3 oder 5 vergeblichen Wiedereinschaltversuchen den Schalter 16 dauernd abschaltet. In order to prevent a continual switching on and off, a monitoring and safety circuit 20 is provided, the switch 16 turns off permanently after a certain number of, for example 3 or 5 unsuccessful restart attempts. Um nach Beseitigung des Kurzschlusses die Anlage wieder in Betrieb nehmen zu können, muß der Netzschalter 11 kurz betätigt werden. To set up the system back into operation after eliminating the short circuit, the power switch 11 must be pressed briefly. Es ist jedoch auch möglich, in der Überwachungs- und Sicherheitsschaltung 20 selbst einen Wiedereinschaltknopf vorzusehen. However, it is also possible to provide a reset button in the monitoring and safety circuit 20 itself.
  • Der Elektronikteil zur Erzeugung der Zündimpulswechselspannung U1 besteht aus den Funktionseinheiten 21 bis 30. Der an einem Lichtstromsollwertgeber 21 eingestellte Sollwert für den Lichtstrom bzw. für die Beleuchtungsstärke gelangt an einen Frequenzhochlaufgeber mit einer Kennlinie, die im wesentlichen integrierenden Charakter hat. The electronics part for generating the Zündimpulswechselspannung U1 consists of the functional units 21 to 30. The set of a light flux reference value generator 21 set value for the luminous flux or the luminous intensity is applied to a frequency ramp generator with a characteristic which has substantially integrating character. Die Kennlinie ist im unteren Bereich so modifiziert, daß das Ausgangssignal des Frequenzhochlaufgebers 22 für eine bestimmte Zeitspanne konstant bleibt. The characteristic curve is modified in the lower region, that the output signal of the frequency ramp generator 22 for a certain period of time remains constant. Dieser Zeitbereich dient dazu, die Heizwendeln in den Leuchtstofflampen vorzuglühen, damit ein flackerfreier Start der Gasentladung möglich ist. This time range is used to preheat the heating coils in the fluorescent lamps so that a flicker start of the gas discharge is possible. Das Ausgangssignal des Frequenzhochlaufgebers 22 wird in einem Spannungs-Frequenz-Wandler 23 in eine Wechselspannung umgewandelt, deren Frequenz der angelegten Spannung proportional ist. The output signal of the frequency ramp generator 22 is converted into a voltage to frequency converter 23 into an AC voltage whose frequency is proportional to the applied voltage. Der positive Teil der Wechselspannung gelangt an einen Impulsbildner 24 für positive Zündimpulse. The positive part of the AC voltage is applied to a Pulse generator 24 for positive ignition pulses. Am Impulsbildner 24 liegt auch die Ausgangsspannung des Frequenzhochlaufgebers 22 an. On Pulse generator 24, the output voltage of the frequency ramp generator 22 is applied. Durch Vergleich der beiden Spannungen im Impulsbildner wird erreicht, daß die Breite der einzelnen Impulse der Frequenz umgekehrt proportional ist. By comparing the two voltages in the Pulse generator is achieved that the width of the individual pulses of the frequency is inversely proportional. Bei 100% Lichtstrom beträgt die Breite der Zündimpulse etwa 4 / usec., bei weniger als 20% Lichtstrom etwa 20 / usec. At 100% light output, the width of the firing pulses about 4 / usec. Amounts, less than 20% light output approximately 20 / usec. Die Zündimpulse gelangen über einen Zündimpulsverstärker 25 an die Zündimpulsleitung 31, über die sie an die einzelnen Vorschaltgeräte geleitet werden. The firing pulses pass via a firing pulse 25 to the Zündimpulsleitung 31, via which they are routed to the individual ballasts.
  • Der negative Teil der Wechselspannung am Ausgang des Spannungs-Frequenz-Wandlers 23 gelangt an einen Zündimpulsbildner 29 für negative Zündimpulse. The negative portion of the AC voltage at the output of the voltage-frequency converter 23 is applied to a Zündimpulsbildner 29 for negative ignition pulses. Am zweiten Eingang des Zündimpulsbildners 29 liegt die über einen Inverter 28 invertierte Ausgangsspannung des Frequenzhochlaufgebers 22. Die in ihrer Breite modulierten negativen Zündimpulse gelangen über einen Zündimpulsverstärker 30 ebenfalls zur Zündimpulsleitung 31. Die-Summe von positiven und negativen Zündimpulsen bildet die Zündimpulswechselspannung U1. The second input of Zündimpulsbildners 29 inverted via an inverter 28 output voltage of the frequency ramp generator is 22. The modulated in width negative ignition pulses pass via a firing pulse 30 also to Zündimpulsleitung 31. The sum of positive and negative ignition pulses forming the Zündimpulswechselspannung U1.
  • - Sowohl der Frequenzhochlaufgeber 22 als auch der Spannungs-Frequenz-Wandler 23 werden von dem im Funktionsgenerator 18 aufbereiteten Istwert der Gleichspannung U-derart moduliert, daß bei steigender Spannung die Frequenz f kleiner, bei sinkender Spannung die Frequenz f größer wird. - Both the frequency ramp generator 22 and the voltage-frequency converter 23 are modulated by the processed in the function generator 18 the actual value of the DC voltage U such that when the voltage increases, the frequency f is less, with decreasing voltage, the frequency f increases. Bei richtiger Einstellung dieser Störgrößenaufschaltung wirken sich weder Spannungsschwankungen im Netz 9 noch die Welligkeit der Gleichspannung U= auf die Beleuchtungsstärke aus. When properly adjusted, this feedforward neither voltage fluctuations, the ripple of the DC voltage U = affect the net 9 pending on the illuminance.
  • Mit Hilfe eines Schalters 26 kann der Hochlaufgeber 22 direkt ein- und ausgeschaltet werden, ohne daß dazu der Netzschalter 11 betätigt werden muß. With the aid of a switch 26 of the ramp generator 22 can be switched on and off directly, without the need for the power switch 11 must be actuated.
  • Mit Hilfe eines Lichtstromsensors 27 kann der Istwert des von den Leuchtstofflampen abgestrahlten Lichtstroms gemessen und auf einen konstanten Wert geregelt werden. Using an optical current sensor 27, the actual value of the luminous flux emitted by the fluorescent lamps may be measured and controlled to a constant value.
  • Eine Spannungsversorgung 17 erzeugt die Versorgungsspannungen ±U V für den Elektronikteil. A power supply 17 generates the supply voltages ± U V for the electronic part.
  • Fig. 5 zeigt ein Schaltbild für den Teil der Elektronik, der die Zündimpulswechselspannung U1 erzeugt. Fig. 5 shows a circuit diagram for part of the electronics which generates the Zündimpulswechselspannung U1. Man erkennt ein Sollwertpotentiometer R51, an dem der gewünschte Lichtstrom eingestellt wird. One recognizes a reference potentiometer R51 on which the desired light output is set. Mit Hilfe von Widerständen R53 und R54 kann der maximale und minimale Helligkeitswert vorbestimmt werden. By means of resistors R53 and R54, the maximum and minimum brightness value can be predetermined.
  • Ein Operationsverstärker 50 bildet zusammen mit einem Kondensator C13 ein Integrierglied entsprechend der Kennlinie des Frequenzhochlaufgebers 22 der Fig. 4. Die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 50 kann wegen der Klemmdiode D6 den am Schleifer des Sollwertpotentiometers R51 eingestellten Wert nicht überschreiten. An operational amplifier 50 forms together with a capacitor C13 an integrator according to the characteristic of the frequency ramp generator 22 of Fig. 4. The output voltage of the operational amplifier 50, because of the clamping diode D6 does not exceed the set value at the wiper of the set value potentiometer R51. Die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 50 gelangt über eine Zenerdiode ZD an den Steuereingang eines spannungsgesteuerten Ozsillator-Bausteins 51, dessen Grundfrequenz mit einem Kondensator C15 eingestellt wird. The output voltage of the operational amplifier 50 passes through a Zener diode ZD to the control input whose fundamental frequency is set by a capacitor C15 of a voltage controlled Ozsillator block 51. Damit die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 50 am Eingang des spannungsgesteuerten Oszillators 51 Wirkung zeigen kann, muß sie über die Schleusenspannung der Zenerdiode ZD angestiegen sein..Mit Hilfe der Zenerdiode ZD wird also die Modifizierung des unteren Bereichs der Kennlinie des Frequenzhochlaufgebers 22 in Fig. 4 erzielt. Thus the output voltage of the operational amplifier 50 can show 51 effect at the input of the voltage controlled oscillator, it must on the threshold voltage of the zener diode ZD increased sein..Mit help of the Zener diode ZD is thus achieved the modification of the lower region of the characteristic curve of the frequency ramp generator 22 in Fig. 4 ,
  • Vom Ausgang des spannungsgesteuerten Oszillator-Bausteins 51 gelangt die positive Halbwelle über eine Diode D9 an einen als Komparator geschalteten Operationsverstärker 52, an dessen zweitem Eingang die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 50 anliegt. From the output of the voltage controlled oscillator block 51, the positive half-wave passes via a diode D9 to a connected as a comparator operational amplifier 52, to whose second input the output voltage of the operational amplifier 50 is applied. Im Operationsverstärker 52 werden Rechteckimpulse, deren Breite der Frequenz antiproportional ist, erzeugt. In the operational amplifier 52 are rectangular pulses, the width of the frequency is inversely proportional generated. Die Impulse werden über einen Koppelkondensator C16 auf einen Verstärker-Transistor T30 gekoppelt, dort verstärkt und an die Zündimpulsleitung 31 geführt. The pulses are coupled through a coupling capacitor C16 to an amplifier transistor T30, amplified there and guided to the Zündimpulsleitung 31st
  • Der negative Teil der Ausgangsspannung des spannungsgesteuerten Oszillator-Bausteins 51 gelangt über eine Diode D10 an einen ebenfalls als Komparator geschalteter Operationsverstärker 54, an dessen zweitem Eingang die in einem als Inverter geschalteten Operationsverstärker 53 invertierte Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 50 anliegt. The negative portion of the output voltage of the voltage controlled oscillator block 51 passes via a diode D10 to a switched also as a comparator operational amplifier 54, to whose second input the inverted in a switched as an inverter operational amplifier 53 output voltage of the operational amplifier 50 is applied. Die Wirkungsweise des Komparators 54 entspricht genau der des Komparators 52, über den Koppelkondensator C17 und den Verstärkungstransistor T2 gelangen die negativen Impulse auf die Zündimpulsleitun 31. The operation of the comparator 54 corresponds exactly to the comparator 52, pass through the coupling capacitor C17 and the amplifying transistor T2, the negative pulses to the Zündimpulsleitun 31st
  • Eine von der Gleichspannung U = abhängige Steuerspannung U( U ) wird über eine Koppeldiode D7 auf die Ausgangsspan nung des als Hochlaufgeber arbeitenden Operationsverstärkers 50 aufgeschaltet. One of the DC voltage U = U-dependent control voltage (U) is switched via a coupling diode D7 to the output clamping voltage of operating as a ramp generator operational amplifier 50th Ober eine weitere Koppeldiod D8 wird die gleichspannungsabhängige Meßspannung U (U) auch auf den spannungsgesteuerten Oszillator-Baustein 5 gegeben, wo sie die Ausgangsfrequenz umgekehrt proportional zum Meßwert verändert. Upper another Koppeldiod D8 is equal to the voltage-dependent measuring voltage U (U) also supplied to the voltage controlled oscillator block 5, where it changes the output frequency inversely proportional to the measured value.
  • Zum Einschalten des Frequenzhochlaufgebers ist der Schalter 26 vorgesehen. To switch the frequency ramp generator, the switch 26 is provided. Über einen Schalter 33 kann eir Fotodiode FD zum Hochlaufgeber zugeschaltet werden, so daß dann eine Regelung des Lichtstromes der Leuchtstoff lampen auf einen konstanten Wert möglich ist. eir photodiode FD can be connected to the ramp-function generator via a switch 33 so that lamps then a control of the luminous flux of the fluorescent is possible to a constant value.
  • Fig. 6 zeigt das Schaltbild einer Ausführung der Gleich richterschaltung. Fig. 6 shows the circuit diagram of an embodiment of the rectifier circuit. Von einem Vier-Leiter-Drehstromnetz mit den Anschlußklemmen R, S, T, Mp gelangt die elektr: sehe Energie über je eine Sicherung Si und das Netzein. see energy via a fuse Si and the power I: from a four-wire three-phase network with the terminals R, S, T, Mp the electric passes. gangsfilter mit den Kondensatoren C11 und den Drosseln L11 und den Netzschalter 11 auf die ungesteuerte Gleich richterbrücke mit den Dioden D13. input filter with the capacitors C11 and the inductors L11 and the power switch 11 to the uncontrolled rectifier bridge with diodes D13. Die Verwendung einer ungesteuerten Gleichrichterbrücke in Verbindung mit da Netzeingangsfilter ermöglicht eine phasenversehiebungs arme bzw. freie Stromentnahme aus dem Drehstromnetz 10. Am Ausgang der GleicHrichterbrücke D13 liegt ein RC-Entstörglied R4,C4 sowie ein Glättungsglied mit der Drossel L14 und dem Kondensator C14. The use of an uncontrolled rectifier bridge, in conjunction with as mains input filter allows phasenversehiebungs low or free drawing current from the three-phase network 10. At the output of the rectifier bridge D13 is an RC suppressor R4, C4 as well as a smoothing stage with the reactor L14 and the capacitor C14. Am Kondensator C14 entsteht die Versorgungsgleichspannung U = . The capacitor C14 the DC supply voltage U arises =.
  • Der in der Gleichrichterbrücke D13 gebildete Gleichstrom I fließt über einen Thyristor Th4 mit parallelgeschaltetem Entstörglied C5,R5 und über einen Strommeßwiderstand R15, an dem die Meßspannung U (I) abfällt. The DC current I is formed in the rectifier bridge D13 flows through a thyristor Th4 with parallel interference suppression C5, R5 and a current sensing resistor R15 on which the measurement voltage drops U (I). Die Höhe der Gleichspannung U= wird über einen Widerstand.R14 erfaßt, an dessen Ausgang die Meßspannung U( U ) steht. The level of the DC voltage U = is detected by a Widerstand.R14, at whose output the measurement voltage U (U).
  • Bei dem Thyristor Th4, der als Unterspannungs- und Kurzschlußschutzschalter wirkt, handelt es sich um einen über seine Steuerelektrode ein- und ausschaltbaren Thyristor. In the thyristor Th4, which acts as undervoltage and short-circuit protection switch, it is an over its gate turned on and off thyristor. Der zum Ein- und Ausschalten benötigte Steuerelektrodenstrom I G wird in einer Schaltung mit einem PNP-Transistor T3 und einem Thyristor Th3 gebildet. The required for activating and deactivating the control electrode current I G is formed in a circuit comprising a PNP transistor T3 and a thyristor Th3. Der Einschaltstrom wird aus dem positiven Pol der Versorgungsspannung U V über den Transistor T3 geliefert, der über einen Widerstand R7 leitend geschaltet ist. The inrush current is supplied from the positive pole of the supply voltage U V through the transistor T3, which is turned on via a resistor R7. Zum Ausschalten des Transistors T3 dient eine strom- und spannungsabhängige Steuerspannung U*, die aus einer Verknüpfung der stromabhängigen Meßspannung U( I ) und der spannungsabhängigen Meßspannung U( U ) gebildet ist und über eine Diode D5 an die Basis des Transistors T3 gekoppelt wird. Used to turn off the transistor T3, a current and voltage-dependent control voltage U *, which consists of a combination of the current-dependent measuring voltage U (I) and the voltage-dependent measuring voltage U (U) is formed and via a diode D5 to the base of transistor T3 is coupled.
  • Die den Transistor T3 sperrende strom- und spannungsabhängige Steuerspannung U* wird über ein Koppel-RC-Glied R6,C6 auch an die Steuerelektrode des Thyristors Th3 geführt, worauf der Thyristor Th3 leitend wird. The transistor T3 blocking current and voltage-dependent control voltage U * is passed via a coupling-RC element R6, C6 also to the control electrode of the thyristor Th3, after which the thyristor Th3 becomes conductive. In diesem Moment treibt der über einen Widerstand R10 aufgeladene Sperrimpulskondensator C10 einen negativen Steuerelektrodenstrom I G über die Steuerstrecke des Thyristors Th4, worauf dieser abschaltet. At this moment the charged via a resistor R10 blocking pulse capacitor C10 drives a negative control electrode current IG through the control path of the thyristor Th4, after it turns off. Sobald der Kondensator C10 entladen ist, sperrt der Thyristor Th3 wieder und der Kondensator C10 lädt sich über den Widerstand R10 wieder auf. Once the capacitor C10 is discharged, the thyristor Th3 locks again and the capacitor C10 is charged via the resistor R10 again. Nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne von zB 3sec. After a certain period of eg 3 sec. verschwindet die strom- und spannungsabhängige Steuerspannung U * wieder, worauf der Transistor T3 und damit der Thyristor Th4 wieder eingeschaltet werden. disappears, the current and voltage-dependent control voltage U * again, whereupon the transistor T3 and thus the thyristor Th4 be switched on again.
  • Fig. 7 zeigt die Außenansicht eines Vorschaltgerätes zum Anschluß von 4 Leuchtstofflampen, von denen jeweils zwei in Reihe geschaltet sind. Fig. 7 shows the external view of a ballast for connection of 4 fluorescent lamps, two of which are respectively connected in series. Man erkennt ein Gehäuse 40, an dessen einem Ende eine Klemmleiste 41 befestigt ist. One recognizes a housing 40 is secured at one end thereof a terminal strip 41st An . On . die Klemmleiste 41 ist die Gleichspannung U= von zB 500V als auch die Zündimpulswechselspannung U1 geführt. the terminal block 41 is the DC voltage U = performed by, for example, 500V and the Zündimpulswechselspannung U1. Am anderen Ende des Gehäuses befindet sich eine zweite Klemmleiste 42, an die die Anschlußkontakte der vier Leuchtstofflampen 2a, 2b, 2c, 2d geführt sind. At the other end of the housing there is a second terminal block 42 to which the connection contacts of the four fluorescent lamps 2a, 2b, 2c, 2d are guided. Im Inneren des Gehäuses 40 befinden sich die Thyristoren des Wechselrichters, die wegen der geringen Verlustleistung mit kleinen Kühlblechen auskommen, die Zündtransformatoren mit der zugehörigen Elektronik sowie die Vorschaltkondensatoren und die Drosseln für die Leuchtstofflampen. Inside the housing 40 are the thyristors of the inverter, which manage with small cooling plates because of the low power dissipation, the ignition transformers with the associated electronics as well as the ballast capacitors and the inductors for the fluorescent lamps.
  • Fig. 8 zeigt die Außenansicht eines Vorschaltgerätes für zwei Leuchtstofflampen. Fig. 8 shows an external view of a ballast for two fluorescent lamps. Der Aufbau ist mit dem der Fig. 7 identisch. The construction is identical to that of Fig. 7. Die Außenabmessungen des Gehäuses 40 sind auf die Leuchtenmaße abgestimmt. The outer dimensions of the housing 40 are matched to the lamp extent. Man kann mit einen Vorschaltgerät prinzipiell alle Leuchtstofflampen zwischen 20 und 65W Leistungsaufnahme ohne Änderung betreiben, da sich die Lampenleistung mit der Wahl der größten Frequenz der Zündimpulswechselspannung U1 einstellen läßt. You can operate all fluorescent lamps from 20 to 65W power consumption without modification with a ballast principally because the lamp power can be with the choice of the greatest frequency of Zündimpulswechselspannung U1 set. Dies verringert die unterschiedliche Typenzahl und damit die Kosten. This reduces the number of different type and therefore the costs. Die übersichtlichen Klemmleisten erlauben eine eindeutige Zuordnung der Lampenfassungen. The clear terminal blocks allow a unique assignment of the light sockets.
  • Die Diagramme der Figuren 9 bis 13 zeigen jeweils in Abhängigkeit vom Lichtstrom L, der in Prozent des Nennwertes angegeben ist, verschiedene Meßwerte, die sich beim Betrieb unterschiedlicher Leuchtstofflampen an einem erfindungsgemäß aufgebauten Vorschaltgerät ergeben. The diagrams of Figures 9 to 13 show in each case in dependence on the luminous flux L, which is given as a percentage of the nominal value, various measurement values ​​which result in the operation of fluorescent lamps on a different invention constructed in accordance with ballast.
  • Gemäß Fig. 9 sind bei 0% Lichtstrom L die Werte von Heizstrom I H und Gesamtstrom I H + I L gleich groß. According to FIG. 9, the values of heater current I H, and the total current I H + I L are equal to 0% of the luminous flux L. Nach Zünden der Lampe bei 5% des Lichtstroms L steigt der Lampenstrom I L an, während der Heizstrom I H zunächst im wesentlichen konstant bleibt. After ignition of the lamp at 5% of the luminous flux L, the lamp current I L increases as the heating current I H initially remains substantially constant. Der Gesamtstrom I L + I H fließt über die erste Heizwendel und die Gasentladungsstrecke der Leuchtstofflampe zur zweiten Heizwendel. The total current I L + I H flows through the first heating coil and the gas discharge path of the fluorescent lamp to the second heating coil. Der arithmetische Mittelwert des Lampenstromes I L , der dem .Strom durch die Gasentladungsstrecke entspricht, steigt linear mit dem Lichtstrom L an. The arithmetic mean of the lamp current I L corresponding to the .Power through the gas discharge path, increases linearly with the light flux L. Die Phasenverschiebung zwischen Gesamtstrom und Heizstrom wächst mit zunehmendem Lichtstrom. The phase shift between total current and heating current increases with increasing light output.
  • Fig. 10 zeigt für eine 65W-Leuchtstofflampe die Leistungsaufnahme N in Watt, den fließenden Gleichstrom I in Milliampere, die Lampenspannung U L in Volt und die Frequenz f in Kilohertz in Abhängigkeit vom Lichtstrom L. Bei der Lampenspannung U L handelt es sich um den Spitzenwert der Spannung zwischen der Mitte der Heizwendeln. Fig. 10 shows, for a 65W-fluorescent lamp, the power N in watts, flowing DC current I in milliamps, the lamp voltage U L in volts, and the frequency f in kilohertz depending on the luminous flux L. In the lamp voltage U L is the peak value of the voltage between the center of the heating coils. Vor dem Zünden der Lampe beträgt der Lampenspannungsspitzenwert 400V. Before lighting the lamp in the lamp voltage peak value is 400V. Die Wiederzündspannung der Lampe bleibt mit 420V bis zu 40% des Lichtstroms konstant und fällt bei 100% Lichtstrom auf 220V. The reignition of the lamp remains at 420V up to 40% of the light flux is constant and falls at 100% light output to 220V. Von 20% bis 100% Lichtstrom steigen der Gleichstrom I und die Gesamtleistung N nahezu linear an. From 20% to 100% luminous flux rise of the DC current I and the total power N almost linearly. Die Leistungsaufnahme zum Heizen der Heizwendeln vor dem Zünden der Lampe beträgt 8W. The power consumption for heating the heating coils before the ignition of the lamp is 8W.
  • Fig. 11 zeigt die Abhängigkeit der Effektivwerte von Heizstrom I H , Lampenstrom I L und Gesamtstrom I L + I H vom Lichtstrom . Fig. 11 shows the dependence of the effective values of heater current I H, the lamp current I L and the total current I L + I H shows the luminous flux. L für die gleiche 65W-Leuchtstofflampe. L for the same 65W fluorescent lamp.
  • Fig. 12 zeigt die entsprechenden Meßwerte für eine 58W-Leuchtstofflampe. Fig. 12 shows the corresponding measured values ​​for a 58W-fluorescent lamp.
  • Fig. 13 zeigt für die gleiche 58W-Leuchtstofflampe die Leistungsaufnahme N in Watt und die Frequenz f in Kilohertz in Abhängigkeit vom Lichtstrom L. Man erkennt, daß die unterschiedlichen Typen von Leuehtstofflampen. Fig. 13 shows, for the same 58W-fluorescent lamp, the power consumption in watts N and the frequency f in kilohertz depending on the luminous flux L. It can be seen that the different types of Leuehtstofflampen. zwar unterschiedliche Meßkurven ergeben, daß die Meßkurven jedoch im Prinzip übereinstimmen und daß alle Arten von Leuchtstofflampen mit dem gleichen Vorschaltgerät betrieben werden können. Although give different measuring curves, however, that the measured curves correspond in principle and that all types of fluorescent lamps with the same ballast can be operated.

Claims (18)

1. Verfahren zum Heizen und Zünden sowie zum Steuern oder Regeln des Lichtstromes (L) von Niederdruckgasentladungslampen (2), insbesondere von Leuchtstofflampen, mittels eines Vorschaltgerätes, in dem ein Wechselrichter aus einer Gleichspannung (U = ), die mittels Gleichrichter (13) aus einem Wechselstromversorgungsnetz (9) erzeugt wird, eine Wechselspannung von höherer Frequenz (f) als Netzfrequenz erzeugt, mit den Merkmalen: 1. A method for heating and igniting and for controlling the luminous flux (L) of low-pressure gas discharge lamps (2), in particular fluorescent lamps, by means of a ballast, in which an inverter from a DC voltage (U =) which by means of rectifier (13) is generated an alternating-current supply network (9), generates an alternating voltage of higher frequency (f) than the mains frequency, with the features:
zwischen Wechselrichterausgang (A,B) und Niederdruckgasentladungslampe (2) wird ein LC-Kreis aus einem Kondensator (3) und einer ersten Drossel (4) geschaltet, between the inverter output (A, B) and low-pressure gas discharge lamp (2), an LC circuit consisting of a capacitor (3) and a first inductor (4) connected,
- parallel zur Niederdruckgasentladungslampe (2) wird eine zweite Drossel (6) geschaltet, - parallel to the low-pressure gas discharge lamp (2) is switched to a second throttle (6),
- der Wechselrichter lädt den Kondensator (3) mit steuerbarer Frequenz ständig um, - the inverter charges the capacitor (3) with a controllable frequency to the time,

gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: characterized by the following features:
- bei konstanter Wechselspannungsamplitude am Ausgang (A, B) des Wechselrichters wird die Frequenz (f) des Wechselrichters entsprechend.dem gewünschten Lichtstrom (L) verstellt, - at a constant AC amplitude at the output (A, B) of the inverter is adjusted the frequency (f) of the inverter entsprechend.dem desired light current (L),
- die Werte von Frequenz (f), Spannung (U = ), Kondensator (3), erster Drossel (4) und zweiter Drossel (6) werden aufeinander abgestimmt, - the values of frequency (f), voltage (U =), condenser (3), first choke (4) and second choke (6) are matched to one another,
- vor dem Zünden der Niederdruckgasentladungslampe (2) fließt bei niedriger Frequenz etwa der vorgeschriebene Heizstrom (I H ) durch die Heizwendeln (5,7), - before the ignition of the low-pressure gas discharge lamp (2) flows at low frequency about the prescribed heating current (I H) through the heating coils (5,7),
- nach dem Zünden der Niederdruckgasentladungslampe (2) verringert sich bei steigender Frequenz (f) bis zum Erreichen von etwa 40 % des Nennlichtstromes der Niederdruckgasentladungslampe (2) der Heizstrom (I H ) nur unwesentlich und - after ignition of the low-pressure gas discharge lamp (2) is decreased with increasing frequency (f) up to about 40% of the nominal light current of the low-pressure gas discharge lamp (2) the heating current (I H) only insignificantly and
- bei weiter steigender Frequenz (f) bis zum Erreichen des Nennlichtstroms der Niederdruckgasentladungslampe (2) verringert sich der Heizstrom (I H ) stetig auf weniger als 25 % seines Anfangswertes. - with further increasing frequency (f) to reach the nominal light current of the low-pressure gas discharge lamp (2) the heating current (I H) is reduced steadily to less than 25% of its initial value.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch 2. The method of claim 1, characterized by
- Konstanthalten der Frequenz (f) auf ihrem niedrigen Wert für eine bestimmte Zeitspanne nach dem Einschalten des Vorschaltgerätes, bis die Heizwendeln (5,7) ihre vorgeschriebene Temperatur erreichen, . - keeping constant the frequency (f) at its low value for a certain period of time after switching on of the ballast until the heating coils (5,7) reach their prescribed temperature. und and
- anschließendes stetiges Erhöhen der Frequenz (f) auf den dem gewünschten Lichtstrom (L) entsprechenden Wert. - subsequently increasing the constant frequency (f) on the desired light current (L) corresponding value.
3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 oder 2, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: . 3. A circuit arrangement for performing the method according to claims 1 or 2, characterized by the following features:.
- ein Wechselrichter formt die Gleichspannung (U = ) in eine höherfrequente Wechselspannung um, - an inverter converts the DC voltage (U =) into a higher-frequency alternating voltage,
- der Wechselrichter besteht aus zwei in Serie geschalteten Halbleiterschaltern (Th1, Th2) mit je einer antiparallelen Diode, - the inverter consists of two series-connected semiconductor switches (Th1, Th2), each with an anti-parallel diode,
- am Ausgang (A,B) des Wechselrichters ist wenigstens eine Serienschaltung aus erster Drossel (4), Kondensator (3) und Niederdruckgasentladungslampe (2) angeschaltet, - at the output (A, B) of the inverter is at least one series circuit comprising the first choke (4), condenser (3) and low-pressure gas discharge lamp (2) turned on,
- parallel zur Niederdruckgasentlädungslampe (2) ist eine zweite Drossel (6) geschaltet, die die freien Enden der Heizwendeln (5,7) verbindet, - parallel to Niederdruckgasentlädungslampe (2) is connected a second throttle (6) which connects the free ends of the heating coils (5,7),
- ein Frequenzgenerator (22,23,24,25,28,29,30) erzeugt in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Sollwert für den Lichtstrom (L) eine Zündimpulswechselspannung (U1) zum abwechselnden Schalten der beiden Halbleiterschalter (Th1,Th2), - a frequency generator (22,23,24,25,28,29,30) generated in response to a predetermined desired value for the luminous flux (L) a Zündimpulswechselspannung (U1) for alternately switching the two semiconductor switches (Th1, Th2),
- jede am Ausgang (A, B) des Wechselrichters angeschaltete Serienschaltung aus Kondensator (3), erster Drossel (4) und zweiter Drossel (6) ist so dimensioniert, daß mit steigender Frequenz (f) der Lampenstrom (I L ) durch die Niederdruckgasentladungslampe (2) zunimmt, der Heizstrom (I H ) durch die Heizwendeln (5,7) abnimmt.. - each at the output (A, B) of the inverter is switched series connected capacitor (3), first choke (4) and second choke (6) is dimensioned such that with increasing frequency (f) of the lamp current (I L) through the low pressure gas discharge lamp (2) increases, the heating current (I H) through the heating coils (5,7) decreases ..
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 4. A circuit arrangement according to claim 3, characterized by the following features:
- die Halbleiterschalter sind als Thyristoren (Th1,Th2) ausgebildet, - the semiconductor switches are as thyristors (Th1, Th2) is formed,
- . -. ein jedem Thyristor (Th1,Th2) zugeordneter Zündimpulserzeuger bildet aus der Zündimpulswechselspannung (U1) Zündimpulse für jeden Thyristor (Th1,Th2), each a thyristor (Th1, Th2) associated trigger pulse generator forms the Zündimpulswechselspannung (U1) firing pulses for each thyristor (Th1, Th2),
- jeder Zündimpulserzeuger besteht aus einer Entkoppeldiode (D1,D2), die den positiven vom negativen Teil der Zündimpulswechselspannung (U1) trennt, einem mit einem Widerstand (R1) und einem Kondensator (C1) beschalteten Unijunktion-Transistor (T1) und einem Zündtransformator (1), dessen Primärwicklung (1.1) im Hauptstromkreis des Unijunktion-Transistors (T1) liegt und die aus der Zündimpulswechselspannung (U1) geformten Zündimpulse über die Sekundärwicklung (1.2) an den zugehörigen Thyristor (Th1) liefert. - each trigger pulse generator consists of a decoupling diode (D1, D2) which separates the positive from the negative part of the Zündimpulswechselspannung (U1), a with a resistor (R1) and a capacitor (C1) is wired unijunction transistor (T1) and an ignition transformer ( provides 1) whose primary winding (1.1) T1) (in the main circuit of the unijunction transistor and the (from the Zündimpulswechselspannung U1) shaped ignition pulses via the secondary winding (1.2) to the associated thyristor (Th1).
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 5. A circuit arrangement according to claim 4, characterized by the following features:
- der Zündtransformator (1) besitzt eine zweite Sekundärwicklung (1.3), die über ein Parallel-RC-Glied (R2,C2) einen kurzen Sperrimpuls an den jeweils anderen Thyristor (Th2) liefert. - ignition transformer (1) has a second secondary winding (1.3), via a parallel RC element (R2, C2) supplies a short pulse to the blocking each other thyristor (Th2).
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch 6. The circuit arrangement according to claim 4 or 5, characterized by
- Ausbildung von Thyristor und antiparalleler Diode als rückwärtsleitender Thyristor. - Training of thyristor and an antiparallel diode as a reverse conducting thyristor.
7. Schaltungsanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 6, gekennzeichnet durch 7. The circuit arrangement according to at least one of claims 3 to 6, characterized by
- Aufteilung der ersten Drossel (4) und - allocation of the first choke (4), and
- Anordnung der einen Drossel (4a) vor und der anderen Drossel (4b) hinter der Niederdruckgasentladungslampe (2). - arrangement of a throttle (4a) in front of and the other inductor (4b) downstream of the low pressure gas discharge lamp (2).
8. Schaltungsanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 7, gekennzeichnet durch 8. The circuit arrangement according to at least one of claims 3 to 7, characterized by
- Ausbildung der ersten Drossel (4) mit zwei Wicklungen und - formation of the first choke (4) with two windings, and
- Anordnung der einen Wicklung vor und der anderen Wicklung hinter den Niederdruckgasentladungslampen (2). - arrangement in front of a winding and the other winding behind the low-pressure gas discharge lamps (2).
9. Schaltungsanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 8, gekennzeichnet durch 9. The circuit arrangement according to at least one of claims 3 to 8, characterized by
- Serienschaltung von wenigstens zwei Niederdruckgasentladungslampen (2a,2b), - series connection of at least two low-pressure gas discharge lamps (2a, 2b),
Aufteilung der zweiten Drossel (6) und Distribution of the second throttle (6) and
- Anordnung je einer Drossel parallel zu je einer Niederdruckgasentladungslampe (2a,2b). - arrangement of a respective restrictor in parallel with a respective low-pressure gas discharge lamp (2a, 2b).
10. Schaltungsanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 8, gekennzeichnet durch 10. The circuit arrangement according to at least one of claims 3 to 8, characterized by
- Serienschaltung wenigstens zweier Niederdruekgasentladungslampen (2a,2b), - series connection of at least two Niederdruekgasentladungslampen (2a, 2b),
- Ausführung der zweiten Drossel (6) mit mehreren Wicklungen (6a,6b) und - execution of the second throttle (6) having a plurality of windings (6a, 6b) and
- Anordnung je einer Wicklung (6a,6b) parallel zu je einer Niederdruckgasentladungslampe (2a,2b). - one winding arrangement (6a, 6b) to each of a low-pressure gas discharge lamp in parallel (2a, 2b).
11. Schaltungsanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 10, gekennzeichnet durch 11. The circuit arrangement according to at least one of claims 3 to 10, characterized by
- ein Potentiometer (R51) zur Einstellung des Lichtstrom-Sollwertes der Niederdruckgasentladungslampe (2), - a potentiometer (R51) for adjusting the light power target value of the low-pressure gas discharge lamp (2),
- einen integrierenden Regler (50,C13) für die Ansteuerung des Frequenzgebers (51,C15,52,D9,53, 54,D10) mit einer definierten Hochlaufkurve. - an integrating controller (50, C13) for controlling the frequency generator (51, C15,52, D9,53, 54, D10) with a defined run-up curve.
12. Schaltungsanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 11, gekennzeichnet durch 12. The circuit arrangement according to at least one of claims 3 to 11, characterized by
- Ausbildung des Frequenzgebers (51,C15,52,D9,53, 54,D10) als spannungsgesteuerter Impulsgenerator für Spannungsblöcke wechselnder Polarität und der Frequenz (f) umgekehrt proportionaler Impulsbreite. - formation of the frequency generator (51, C15,52, D9,53, 54, D10) as a voltage controlled pulse generator for voltage blocks of alternating polarity and the frequency (f) is inversely proportional pulse width.
13. Schaltungsanordnung nach wenigstens einem der Ansprüpche 3 bis 12, gekennzeichnet durch 13. Circuit arrangement according to at least one of Ansprüpche 3 to 12, characterized by
- ein lichtempfindliches Bauteil (FD) zur Messung des Lichtstrom-Istwertes der Niederdruckgasentladungslampe (2) und - a photosensitive member (FD) for measuring the luminous flux actual value of the low-pressure gas discharge lamp (2), and
- den ingetrierenden Regler (50,C13) für den Soll-Ist-Vergleich. - the total trier end controller (50, C13) for the nominal-actual comparison.
14. Schaltungsanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 13, gekennzeichnet durch 14. Circuit arrangement according to at least one of claims 3 to 13, characterized by
- einen Gleichrichter (13), der die Netzspannung in eine Gleichspannung (U = ) umformt, bestehend aus einem Netzeingangsfilter (L11,C11), - a rectifier (13), which converts the mains voltage into a DC voltage (U =), comprising a mains input filter (L11, C11),
- einer ungesteuerten Diodenbrücke (D13), - an uncontrolled diode bridge (D13),
- einem Gleichstrom-Glättungsglied (L14,C14), - a DC smoothing element (L14, C14)
- einem Strommeßglied (R15) zur Messung des Istwertes des Gleichstroms (I), - a current measurement member (R15) for measuring the actual value of the DC current (I),
- einem Gleichspannungsmeßglied (R14) zur Messung des Istwertes der Gleichspannung (U = ) und - a Gleichspannungsmeßglied (R14) for measuring the actual value of the DC voltage (U =) and
- einem Gleichströmschalter (Th4) zur Sperrung des Gleichstroms (I) bei Unterspannung, Überstrom oder Kurzschluß. - a Gleichströmschalter (Th4) for blocking the direct current (I) at low voltage, over current or short circuit.
15. Schaltungsanordnung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch 15. Circuit arrangement according to claim 14, characterized by
- Ausbildung des Gleichstromschalters (Th4) als über die Steuerlektrode an- und abschaltbarer Thyristor. - formation of the direct current switch (Th4) as off over the Steuerlektrode and turn-off thyristor.
16. Schaltungsanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 15, gekennzeichnet durch 16. Circuit arrangement according to at least one of claims 3 to 15, characterized by
- eine Einrichtung (19), die nach einem Abschalten des Gleichstromschalters (Th4) das Wiedereinschalten für eine bestimmte Zeitspanne verhindert. - means (19) which after switching off of the DC switch (Th4) prevents the reconnection for a certain period of time.
17. Schaltungsanordnung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch 17. Circuit arrangement according to claim 16, characterized by
- eine weitere Einrichtung (20), die nach einer bestimmten Anzahl von vergeblichen Versuchen zum Wiedereinschalten des Gleichstromschalters (TH4) weitere Startversuche verhindert.. - a further device (20) which, after a certain number of unsuccessful attempts to restart the DC switch (TH4) further attempts to start prevented ..
18. Schaltungsanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 17, gekennzeichnet durch 18. Circuit arrangement according to at least one of claims 3 to 17, characterized by
- eine Störgrößenaufschaltung des Istwertes der Gleichspannung (U = ) auf den Frequenzgeber (23) derart, daß bei sinkender Gleichspannung (U = ) die Frequenz (f) erhöht, bei steigender Gleichspannung (U = ) die Frequenz (f) erniedrigt wird. - Feedforward of the actual value of the DC voltage (U =) at the frequency generator (23) such that with decreasing DC voltage (U =) increases the frequency (f), with increasing DC voltage (U =) is the frequency (f) is lowered.
EP19820100310 1981-01-20 1982-01-18 Method and circuit for heating, starting and driving or controlling the light current of low pressure gas discharge lamps Expired EP0056642B1 (en)

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